(57)【要約】【課題】  画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制する。【解決手段】    画像中の輝度信号がなす線の接線方向を示す輝度接線ベクトルを検出する輝度接線ベクトル検出部と、前記輝度接線ベクトルを用いて前記画像の高解像度化処理を行う高解像度化処理部と、前記高解像度化処理部が高解像度化した画像に対して、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて係数を切り替えてローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ部とを備える。【選択図】図１
2010033209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像中の輝度信号がなす線の接線方向を示す輝度接線ベクトルを検出する輝度接線ベクトル検出部と、
前記輝度接線ベクトルを用いて前記画像の高解像度化処理を行う高解像度化処理部と、
前記高解像度化処理部が高解像度化した画像に対して、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて係数を切り替えてローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ部と
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。 
【請求項２】
前記ローパスフィルタ部は、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタ部と、前記輝度接線ベクトル検出部が検出した輝度接線ベクトルの方向に応じて、前記高解像度化処理部が高解像度化した画像に適用する前記複数のローパスフィルタ部を切り替える切替器とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記ローパスフィルタ部は、前記輝度接線ベクトル検出部が検出した輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタの係数を設定するローパスフィルタ係数設定部と、前記ローパスフィルタ係数設定部が設定した係数によりローパスフィルタを適用する可変ローパスフィルタ部とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記輝度接線ベクトル検出部は、前記輝度接線ベクトルを検出する処理対象画素に対して複数の方向に位置する複数の補間画素を生成し、前記複数の補間画素のうち、前記処理対象画素の輝度値との差が最も小さい輝度値を有する補間画素を選択し、前記処理対象画素と前記選択した補間画素との水平方向と垂直方向の位置の差に基づいて輝度接線ベクトルを検出することを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
前記高解像度化処理部は、前記輝度接線ベクトル検出部が検出した輝度接線ベクトルにより示される位相差を用いて、１枚の画像から位相差の異なる複数の画像データを生成し、前記複数の画像データに位相シフト処理を行い、前記複数の画像データと前記位相シフト処理を行った複数の画像データとに係数を乗じて加算して折返し成分を低減する処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項６】
画像信号を入力する入力部と、
前記入力部に入力された画像信号中の輝度信号がなす線の方向を示す輝度接線ベクトルを検出する輝度接線ベクトル検出処理を行い、前記輝度接線ベクトルを用いて前記画像の高解像度化処理を行い、前記高解像度化した画像に対して、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて係数を切り替えてローパスフィルタ処理を行う画像信号処理部と、
前記画像信号処理部が処理した画像を表示する表示部と
を備えることを特徴とする表示装置。 
【請求項７】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタから、一のフィルタを選択して前記高解像度化処理を行った画像に適用することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタの係数を設定し、前記設定した係数によりローパスフィルタを変えて適用することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項９】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルを検出する処理対象画素に対して複数の方向に位置する複数の補間画素を生成し、前記複数の補間画素のうち、前記処理対象画素の輝度値との差が最も小さい輝度値を有する補間画素を選択し、前記処理対象画素と前記選択した補間画素との水平方向と垂直方向の位置の差に基づいて輝度接線ベクトルを検出することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項１０】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトル検出部が検出した輝度接線ベクトルにより示される位相差を用いて、１枚の画像から位相差の異なる複数の画像データを生成し、前記複数の画像データに位相シフト処理を行い、前記複数の画像データと前記位相シフト処理を行った複数の画像データとに係数を乗じて加算して折返し成分を低減する処理を行うことを特徴とする請求項６記載の表示装置。 
【請求項１１】
画像信号を入力する入力部と、
前記入力部に入力された画像信号を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積された画像信号を再生する再生部と、
前記再生部が再生した画像信号中の輝度信号がなす線の方向を示す輝度接線ベクトルを検出する輝度接線ベクトル検出処理を行い、前記輝度接線ベクトルを用いて前記画像の高解像度化処理を行い、前記高解像度化した画像に対して、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて係数を切り替えてローパスフィルタ処理を行う画像信号処理部と、
前記画像信号処理部が処理した画像を出力する出力部と
を備えることを特徴とする録画再生装置。 
【請求項１２】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタから、一のフィルタを選択して前記高解像度化処理を行った画像に適用することを特徴とする請求項１１記載の録画再生装置。
【請求項１３】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタの係数を設定し、前記設定した係数によりローパスフィルタを変えて適用することを特徴とする請求項１１記載の録画再生装置。
【請求項１４】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトルを検出する処理対象画素に対して複数の方向に位置する複数の補間画素を生成し、前記複数の補間画素のうち、前記処理対象画素の輝度値との差が最も小さい輝度値を有する補間画素を選択し、前記処理対象画素と前記選択した補間画素との水平方向と垂直方向の位置の差に基づいて輝度接線ベクトルを検出することを特徴とする請求項１１記載の録画再生装置。
【請求項１５】
前記画像信号処理部は、前記輝度接線ベクトル検出部が検出した輝度接線ベクトルにより示される位相差を用いて、１枚の画像から位相差の異なる複数の画像データを生成し、前記複数の画像データに位相シフト処理を行い、前記複数の画像データと前記位相シフト処理を行った複数の画像データとに係数を乗じて加算して折返し成分を低減する処理を行うことを特徴とする請求項１１記載の録画再生装置。
【請求項１６】
画像中の輝度信号がなす線の接線方向を示す輝度接線ベクトルを検出する輝度接線ベクトル検出ステップと、
前記輝度接線ベクトルを用いて前記画像の高解像度化処理を行う高解像度化処理ステップと、
前記高解像度化処理ステップにおいて高解像度化した画像に対して、前記輝度接線ベクトルの方向に応じて係数を切り替えてローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタステップと
を備えることを特徴とする画像信号処理方法。 
【請求項１７】
前記ローパスフィルタステップは、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタのうちから、前記輝度接線ベクトル検出ステップにおいて検出した輝度接線ベクトルの方向に応じて、前記複数のローパスフィルタを選択的に切り替えて前記高解像度化処理ステップにおいて高解像度化した画像に適用することを特徴とする請求項１６記載の画像信号処理方法。
【請求項１８】
前記ローパスフィルタステップは、前記輝度接線ベクトル検出ステップにおいて検出した輝度接線ベクトルの方向に応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタの係数を設定し、前記設定した係数に基づいてローパスフィルタを可変的に適用することを特徴とする請求項１６記載の画像信号処理方法。
【請求項１９】
前記輝度接線ベクトル検出ステップは、前記輝度接線ベクトルを検出する処理対象画素に対して複数の方向に位置する複数の補間画素を生成し、前記複数の補間画素のうち、前記処理対象画素の輝度値との差が最も小さい輝度値を有する補間画素を選択し、前記処理対象画素と前記選択した補間画素との水平方向と垂直方向の位置の差に基づいて輝度接線ベクトルを検出することを特徴とする請求項１６記載の画像信号処理方法。
【請求項２０】
前記高解像度化処理ステップは、前記輝度接線ベクトル検出ステップにおいて検出した輝度接線ベクトルにより示される位相差を用いて、１枚の画像から位相差の異なる複数の画像データを生成し、前記複数の画像データに位相シフト処理を行い、前記複数の画像データと前記位相シフト処理を行った複数の画像データとに係数を乗じて加算して折返し成分を低減する処理を行うことを特徴とする請求項１６記載の画像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像中に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減方法および装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
最近のテレビ受像機は大画面化が進んでおり、放送や通信、蓄積媒体などから入力された画像信号をそのまま表示するのではなく、デジタル信号処理によって水平・垂直方向の画素数を増やして表示することが一般的に行われている。 
そこで、入力された複数の画像フレーム(以下、フレームと略記)を合成して1枚のフレームとすることにより、高解像度化しながら画素数を増やす技術として、特許文献１、特許文献２、非特許文献１が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３６０４６号
【特許文献２】特開平９−６９７５５号
【非特許文献１】青木伸  “複数のデジタル画像データによる超解像処理”, Ricoh Technical Report pp.19-25, No.24, NOVEMBER, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、特許文献２、非特許文献１に開示される高解像度化処理技術を用いた場合、画像の解像度を高める処理を行うと、原画像に含まれるノイズ成分も強調してしまうという課題があった。
【０００５】
一般に画像のノイズ成分は画像の空間周波数成分の高い領域に存在する。よって、対象画像に対して空間的なローパスフィルタを適用することにより、上記ようなノイズ成分を低減することは可能である。
【０００６】
しかし、ノイズ低減を行うために一般的なローパスフィルタを適用すると、ノイズ成分の低減と同時に原画像の高周波成分も失われることになり、高解像度化処理自体の効果が低減することになるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施の態様は、例えば、特許請求の範囲に記載されるように構成すればよい。
【発明の効果】
【０００９】
画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明に係る実施例を図面を用いて説明する。
【００１２】
なお、以下の説明においてＬＰＦとは「ローパスフィルタ」を意味するものとする。
【００１３】
本発明の実施例１に係る画像信号処理装置について図１を用いて説明する。
【００１４】
まず画像処理装置(100)には、画像信号が画像信号入力（101）より入力される。次に、輝度接線ベクトル探索部（103）が、画像信号入力（101）より入力された画像信号に対して処理対象画素付近の輝度信号がなす線の接線方向を示す輝度接線ベクトルを検出する処理を行い、輝度接線ベクトルを高解像度化部（102）およびエッジ方向適応ＬＰＦ部（104）に送る。高解像度化部（102）は、輝度接線ベクトル探索部（103）から送られた輝度接線ベクトルを用いて、画像信号入力（101）より入力された画像信号に対して解像度を高める高解像度化処理を行う。エッジ適応ＬＰＦ部（104）は、高解像度化部（102）により高解像度化された画像信号に対して、輝度接線ベクトル探索部（103）から送られた輝度接線ベクトルに対応した空間ＬＰＦ処理を施す。画像出力部（105）は、エッジ適応ＬＰＦ部（104）が空間ＬＰＦ処理を行った画像信号を出力する。
【００１５】
画像信号は、例えば、画面左上から右方向にかつ、上方向から下方向に１画素ずつ画像信号入力（101）より入力され、高解像度化部（102）、輝度接線ベクトル探索部（103）、エッジ方向適応ＬＰＦ部（104）は、それぞれ１画素枚に逐次処理を行う。
【００１６】
次に、図１０、図１１及び図１２を用いて、本実施例に係る輝度接線ベクトル探索部（103）の構成、動作について説明する。
【００１７】
まず、図１０に、本実施例に係る画像信号処理装置における輝度接線ベクトル探索部（103）の動作原理を示す。同図(a)は、画像フレーム(1001)に、被写体が映っている様子を示している。同図(b)は、同図(a)の画像の一部(1002)を拡大したものであり、被写体の輪郭線(1003)の様子を示している。
【００１８】
ここで、同図(b)に示すように、被写体の輪郭線(1003)の上の画素の輝度値(信号レベル)が同一ならば、(x1,y1)の位置の画素(1004)は、(x2,y2)の位置の画素(1005)と同一の輝度である。
【００１９】
ここで輝度接線ベクトル探索部（103）は、同図(c)に示す同一輝度接線上の２点の座標を求め、同図(d)に示すように、両者のx座標、ｙ座標のそれぞれの差である位相差θH(1007)、θV(1008)を算出する。この位相差θH(1007)、θV(1008)により示されるベクトルが輝度接線ベクトルである。
【００２０】
上記輝度接線ベクトルの算出の具体的な方法について、図１１に示す。図１１(a)において、格子状に並んだ実画素(1101)は、フレーム上にもともと存在する画素を表す。また、補間画素(1103)は、処理対象の画素(1102)を中心として円周上に配置された#1〜#NのN点(Nは正整数)を示しており、近傍の複数の実画素(1101)を用いて補間した画素である。なお、補間画素(1103)の位置は同図(a)に示した位置に限定されるわけではなく、例えば同図(b)に示すように、#1〜#NのN点の補間画素(1104)を、中心の画素(1102)の周囲に矩形状に配置してもよい。このように配置した補間画素(1103)あるいは(1104)の中から、中心の画素(1102)の輝度値との差が最も小さいものを選択し、中心の画素(1102)と、選択された補間画素(1103)あるいは(1104)を結んだ直線の方向から水平方向の位相θH(1007)および垂直方向の位相θV(1008)を求める。
【００２１】
図１２に、上記の輝度接線ベクトルの算出を実現するための輝度接線ベクトル探索部（103）の構成例を示す。
【００２２】
まず、入力されたフレームの信号に対して、画素補間器#1(1203-1)〜#N(1203-N)を用いて、図１１(a)に示した補間画素(1103)、あるいは図１１(b)に示した補間画素(1104)の位置の信号を生成する。
【００２３】
この画素補間器#1(1203-1)〜#N(1203-N)は、上述した一般的な補間LPFをそのまま用いることができるため、詳細の図示および説明は省略する。画素補間器#1(1203-1)〜#N(1203-N)の各出力は、減算器(1204-1)〜(1204-N)を用いて、画素補間前の信号(すなわち輝度接線ベクトル探索部（103）への入力信号)とのそれぞれ差信号を生成し、絶対値化器(1205-1)〜(1205-N)を用いて、補間画素#1〜#Nごとに輝度値の差の絶対値を求める。この値(輝度値の差の絶対値)が最小となるように、方向選択器(1206)にて補間画素を選択し、選択した補間画素の位置と中心の実画素の位置の水平方向および垂直方向の差分を、水平方向の位相差θH(1007)および垂直方向の位相差θV(1008)として出力する。
【００２４】
また、図１１(a)における中心の画素(1102)と補間画素(1103)の間隔(=円の半径)や、同図(b)における中心の画素(1102)と補間画素(1104)の間隔(=矩形の各辺の長さの1/2)は、水平方向の位相差θH(1007)および垂直方向の位相差θV(1008)の各値の大きさに対応するが、これらの間隔(円の半径や、矩形の各辺の長さの1/2)は、固定値としてもよいし、可変値としてもよい。水平方向の位相差θH(1007)および垂直方向の位相差θV(1008)が整数画素にならなければどのような値でもかまわない。
【００２５】
以上図１０、図１１、図１２を用いて説明した輝度接線ベクトル探索部（103）によれば、画像を構成する輝度信号の接線方向を指し示す輝度接線ベクトルを算出することができる。
【００２６】
次に、図６、図７、図８、図９を用いて、図１に示す高解像度化部（102）の動作・構成について説明する。
【００２７】
図６は高解像度化部（102）の構成を示す。高解像度化部（102）は、水平・垂直アップレート部(601)(602)とを有する位相ずらしアップレート部(610)、水平位相シフト部(603)、垂直位相シフト部(604)とを有する位相シフト部(611)、折返し成分除去部(605)(606)とを有する折返し成分除去部(612)、画素補間部(607)(608)及び混合部(609)を備える。
【００２８】
以下、図６は高解像度化部（102）を構成する各部の動作の詳細を説明する。
【００２９】
まず、画像信号入力（101）から高解像度化部（102）に入力された画像信号は、水平・垂直アップレート部(601)(602)に入力される。また、輝度接線ベクトル探索部（103）が佐算出した輝度接線ベクトルデータである位相差θH(1007)、位相差θV(1008)が、水平・垂直アップレート部(602)に入力される。
【００３０】
ここで、水平・垂直アップレート部(602)は、位相差θH(1007)を用いて、水平・垂直アップレート部(601)の水平アップレート処理よりも、水平方向に位相差θH(1007)基準の位置をずらして水平アップレート処理を行う。また同様に、水平・垂直アップレート部(602)は、位相差θV(1008)を用いて、水平・垂直アップレート部(601)の垂直アップレート処理よりも、垂直方向に位相差θV(1008)基準の位置をずらして水平アップレート処理を行う。この処理により、位相ずらしアップレート部(610)は、位相差θH(1007)、位相差θV(1008)だけ異なる位相を基準にアップレートされた２つの画像信号を出力することができる。
【００３１】
次に、水平・垂直アップレート部(601)(602)から出力される２つの信号はともに、水平位相シフト部(603)、垂直位相シフト部(604)のそれぞれに入力される。ここで、水平位相シフト部(603)は入力された２つの画像信号のそれぞれに水平位相シフト処理を行い、水平位相シフト処理済みの２つの画像信号と、水平位相シフト処理を行わなかった２つ画像信号の合計４つの画像信号を出力する。同様に、垂直位相シフト部(604)は入力された２つの画像信号のそれぞれに垂直位相シフト処理を行い、垂直位相シフト処理済みの２つの画像信号と、垂直位相シフト処理を行わなかった２つ画像信号の合計４つの画像信号を出力する。
【００３２】
ここで、水平位相シフト部(603)、垂直位相シフト部(604)を実現する具体的な構成は、例えば、図７に示すような構成とすればよい。すなわち、図7において、は入力された２つ画像信号のうち、遅延部(705)(707)をとおり出力される信号には、信号処理は施されない。これに対し、π/2位相シフト部(706)(708)をとおる画像信号はπ/2だけ位相をシフトして出力される。この位相シフト処理の方向は、水平位相シフト部(603)であれば水平方向、垂直位相シフト部(604)であれば、垂直方向である。ここで、π/2位相シフト部(706)(708)はヒルベルト変換と呼ばれる変換処理により実現できる。なお、上記の例では、位相シフト量としてπ/2を用いたが、本実施例の効果を得るには、これに限られず0またはπを除く、いずれの値でもかまわない。
【００３３】
次に、図６の折返し成分除去部(605)(606)は、水平位相シフト部(603)、垂直位相シフト部(604)からそれぞれ出力される4つの画像信号の画素値に対して、位相差θH(1007)、位相差θV(1008)に基づいて算出した係数を乗じて加算することにより、ぞれぞれ水平方向、垂直方向の画像信号の折返し成分を低減する。
【００３４】
ここで、折返し成分除去部(605)、折返し成分除去部(606)を実現する具体的な構成は、例えば、図８に示すような構成とすればよい。すなわち、返し成分除去部(605)が備える係数決定部(805)には位相差θH(1007)が入力される。係数決定部(805)は、位相差θH(1007)と図９に示す式にを用いて、係数C0、C1、C2、C3を算出する。乗算器(801)(802)(803)(804)は、水平位相シフト部(603)の図７の遅延(705)、π/2位相シフト部(706)、遅延(707)、π/2位相シフト部(708)からの出力に、それぞれ係数C0、C1、C2、C3を乗じる。加算器(806)が乗算器(801)(802)(803)(804)の結果を加算して画像信号を生成する。このように構成することにより、水平方向の折返し歪みを低減した高解像度画像を生成することができる。
【００３５】
返し成分除去部(606)は、入力される位相差が位相差θV(1008)であること、係数C0、C1、C2、C3を乗じる画像信号が、垂直位相シフト部(604)の図７の遅延(705)、π/2位相シフト部(706)、遅延(707)、π/2位相シフト部(708)からの出力であることを除けば、返し成分除去部(605)と同様であるので説明を省略する。返し成分除去部(606)は、垂直方向の折返し歪みを低減した高解像度画像を生成することができる。
【００３６】
次に、画素補間部(607)(608)は、折返し成分除去部(605)(606)のぞれぞれが折返し成分の低減を行った方向に垂直な方向について画素の補間処理を行い、混合部(609)は、画素補間部(607)(608)の出力画像信号を混合して出力する。
【００３７】
なお、図６、図７、図８、図９に示すような、位相差が異なる２つの画像成分（すなわち、位相ずらしアップレート部(610)からの出力画像信号）から、折返し歪みを低減した高解像度化画像を生成する技術の原理については、特開2008-085411号公報に記載されている。
【００３８】
以上図６、図７、図８、図９を用いて説明した高解像度化部（102）によれば、1枚の画像から折返し歪みを低減して高解像度化した画像信号を生成することが可能である。
【００３９】
次に、図１のエッジ方向適応ＬＰＦ部（104）の動作に関して図２を用いて説明する。図２で斜線部分が画像中の物体（205）である例を示す。輝度接線ベクトル探索部（103）が算出した処理対象画素（201）における輝度接線ベクトルは輝度接線ベクトル（202）である。
【００４０】
ここで、エッジ方向適応ＬＰＦ部（104）は、対象画素に対して、輝度接線ベクトル（202）の垂直方向に弱いローパスフィルタ（203）（カットオフ周波数の高いローパスフィルタ）を行い、輝度接線ベクトルと平行な方向には強いローパスフィルタ（204）（カットオフ周波数の低いローパスフィルタ）行う空間ローパスフィルタ処理を行う。これにより、物体（205）のエッジ成分を保存しつつ、ノイズを低減するエッジ方向適応ノイズ除去フィルタをおこなうことが可能である。
【００４１】
図３(a)(b)にエッジ適応ＬＰＦ部（104）における、空間ＬＰＦの係数例を示す。例えば、輝度接線ベクトルが画面に対して垂直方向である場合には、処理対象画素に対して、図３(a)に示されるような空間ＬＰＦを適用すればよい。また、輝度接線ベクトルが画面に対して右上もしくは左下45度の角度であった場合には、図３(b)に示されるような空間ＬＰＦを適用する。
【００４２】
図３においては、水平垂直それぞれ 5 タップの空間フィルタの例を示したが、タップ数やフィルタ係数はこれらに限定されるものではない。輝度接線ベクトルと垂直方向には、弱いローパスフィルタ（カットオフ周波数の高いローパスフィルタ）、輝度接線ベクトルと平行な方向には、強いローパスフィルタ（カットオフ周波数の低いローパスフィルタ）となるように構成とすればよい。 
エッジ方向適応ＬＰＦ部４の詳細な構成は、図４に示されるように、予めローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数の空間ＬＰＦ(402)を輝度接線ベクトル方向に応じて切り替えて適用する切替器（401）を持つ構成とすればよい。
【００４３】
また、エッジ方向適応ＬＰＦ部４の詳細な構成は、図５に示されるように輝度接線ベクトルに応じて、ローパスフィルタの強度と方向性が異なる複数のローパスフィルタの係数を設定する空間ＬＰＦ係数設定部（502）を設け、空間ＬＰＦ係数設定部（502）が設定した係数によりＬＰＦを適用する可変ＬＰＦ処理部（501）を持つ構成でもよい。 
以上、図２、図３、図４、図５を用いて説明したエッジ方向適応ＬＰＦ部４によれば、高解像度化部（102）において生成した折返し歪みの少ない高解像度画像に対して、画像中のエッジ方向と垂直な方向には弱いローパスフィルタを行い、高解像度化処理自体の効果が低減することを防止する。また、画像中のエッジ方向には強いローパスフィルタを行うい、ノイズ成分の低減を行う。
【００４４】
よって、上記のエッジ方向適応ＬＰＦ部４は、高解像度化処理の効果の低減を防止しつつ、ノイズ成分の発生を抑制することを可能とする。
【００４５】
以上説明した本発明の実施例１に係る画像信号処理装置及び画像信号処理方法によれば、画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制することが可能である。
【００４６】
また、1枚の画像から高解像度化画像を生成する処理と、エッジ方向に応じたローパスフィルタ処理を、共通の輝度接線ベクトルに基づいて算出している。これにより、両者の処理に用いる情報をそれぞれを算出するよりも、少ない演算量で画像処理を実現することが可能である。
【実施例２】
【００４７】
図１３に、本発明の実施例２に係る画像表示装置を示す。本実施例に係る画像表示装置は、上述の実施例１に記載された画像信号処理を行う画像表示装置である。 
同図において、画像表示装置1300は、例えば、テレビジョン信号などを含む放送波やネットワークなどを介して放送信号や映像コンテンツや画像コンテンツなどを入力する入力部1301と、入力部1301から入力されたコンテンツを録画もしくは再生する録画再生部1302と、録画再生部1302がコンテンツを記録するコンテンツ蓄積部1303と、録画再生部1302が再生した映像信号または画像信号に実施例１に記載された画像信号処理装置100である画像信号処理部1304と、画像信号処理部1304にて処理された映像信号または画像信号を表示する表示部1305と、録画再生部1302が再生した音声信号を出力する音声出力部1306と、画像表示装置1300の各構成部を制御する制御部1307と、ユーザーが画像表示装置1300の操作を行うなどを備える。 
画像信号処理部1304の詳細な動作については、実施例１に記載した画像信号処理装置100と同様であるので、説明を省略する。 
画像表示装置1300が実施例１に記載された画像信号処理装置100である画像信号処理部1304を備えることで、入力部1301 に入力された映像信号または画像信号をより高解像度でノイズを低減した映像信号または画像信号として表示部1305に表示することができる。  よって、表示部1305の表示デバイスの解像度よりも、低解像度の信号が入力部1301から入力された場合も、再生信号を高解像度化しつつノイズを低減させた表示を行うことが可能となる。 
また、コンテンツ蓄積部1303に蓄積された映像コンテンツまたは画像コンテンツを再生する際も、より高解像度でノイズを抑制した映像信号または画像信号に変換して表示部1305に表示することができる。 
また、コンテンツ蓄積部1303に、表示部1305に表示される解像度よりも相対的に低解像度の映像信号または画像信号を蓄積し、コンテンツ蓄積部1303に蓄積された映像コンテンツまたは画像コンテンツの再生後に画像信号処理部1304の画像処理を行えば、より高解像度でノイズを抑制した映像信号または画像信号に変換して表示部1305に表示することができる。
【００４８】
よってコンテンツ蓄積部1303は、表示部1305に表示される映像信号または画像信号をよりデータ量を小さいコンテンツとして蓄積することができる。 
また、画像信号処理部1304を録画再生部1302に含め、録画時に上述の画像信号処理を行ってもよい。この場合は、再生時には上述の画像信号処理を行う必要が無いため、再生時の処理負荷を低減できるという効果がある。 
ここで、上述の画像信号処理は画像信号処理部1304にて行うと説明したが、制御部1307とソフトウェアで実現しても良い。この場合、実施例１に記載された方法で画像信号処理を行えばよい。 
以上説明した本発明の実施例２に係る画像表示装置によれば、画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制して表示を行うことが可能である。
【実施例３】
【００４９】
図１４に、本発明の実施例３に係る録画再生装置を示す。本実施例に係る録画再生装置は、上述の実施例１の実施例に記載された画像信号処理を行う構成とした録画再生装置である。 
同図において、録画再生装置1400は、例えば、例えば、テレビジョン信号などを含む放送波やネットワークなどを介して放送信号や映像コンテンツや画像コンテンツなどを入力する入力部1301と、入力部1301から入力されたコンテンツを録画もしくは再生する録画再生部1302と、録画再生部1302がコンテンツを記録するコンテンツ蓄積部1303と、録画再生部1302が再生した映像信号または画像信号に実施例１に記載された画像信号処理装置100である画像信号処理部1304と、画像信号処理部1304にて処理された映像信号または画像信号を他の装置などに出力する画像映像出力部1405と、録画再生部1302が再生した音声信号を他の装置などに出力する音声出力部1406と、録画再生装置1400の各構成部を制御する制御部1307と、ユーザーが録画再生装置1400の操作を行うユーザインターフェース部1308などを備える。 
録画再生装置1400が実施例１に記載された画像信号処理装置100である画像信号処理部1304を備えることで、入力部1301に入力された映像信号または画像信号をより高解像度でノイズの発生を抑制した高画質な映像信号または画像信号として、他の装置などに出力することができる。
【００５０】
よって、低解像度の映像信号または画像信号を高解像度化しつつノイズの発生を抑制した映像信号または画像信号に変換する、信号変換装置が好適に実現できる。 
また、コンテンツ蓄積部1303に蓄積された映像コンテンツまたは画像コンテンツを再生する際も、より高解像度でノイズの発生を抑制した映像信号または画像信号に変換して他の装置などに出力することができる。
【００５１】
よって、低解像度の映像信号または画像信号を入力して蓄積しておき、再生・出力時には高解像度化しつつノイズの発生を抑制した映像信号または画像信号に変換して出力する録画再生装置が好適に実現できる。 
また、コンテンツ蓄積部1303に、画像映像出力部1405から他の装置に出力する信号解像度よりも相対的に低解像度の映像信号または画像信号を蓄積し、コンテンツ蓄積部1303に蓄積された映像コンテンツまたは画像コンテンツの再生後に画像信号処理部1304の画像処理を行えば、より高解像度でノイズの発生を抑制した映像信号または画像信号に変換して画像映像出力部1405から他の装置に出力することができる。
【００５２】
よって、コンテンツ蓄積部1303は、画像映像出力部1405から他の装置に出力する映像信号または画像信号をよりデータ量を小さいコンテンツとして蓄積することができる。
【００５３】
また、画像信号処理部1304を録画再生部1302に含め、録画時に上述の画像信号処理を行ってもよい。この場合は、再生時には上述の画像信号処理を行う必要が無いため、再生時の処理負荷を低減できるという効果がある。
【００５４】
ここで、上述の画像信号処理は画像信号処理部1304にて行うと説明したが、制御部1307とソフトウェアで実現しても良い。この場合、実施例１に記載された方法で画像信号処理を行えばよい。 
以上説明した本発明の実施例３に係る録画再生装置によれば、入力された画像もしくは蓄積した画像を高解像度化しつつノイズ成分の発生を抑制して出力することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る画像処理装置の一例である。
【図２】本発明の実施例１に係るエッジ方向適応ＬＰＦ部の動作の一例である。
【図３】本発明の実施例１に係る空間ＬＰＦの係数の一例である。
【図４】本発明の実施例１に係るエッジ方向適応ＬＰＦ部の構成の一例である。
【図５】本発明の実施例１に係るエッジ方向適応ＬＰＦ部の構成の一例である。
【図６】本発明の実施例１に係る高解像度化部の構成の一例である。
【図７】本発明の実施例１に係る水平または垂直位相シフト部の構成の一例である。
【図８】本発明の実施例１に係る折り返し成分除去部の構成の一例である。
【図９】本発明の実施例１に係る折り返し成分除去にて用いる係数の一例である。
【図１０】本発明の実施例１に係る輝度接線ベクトル探索部の動作原理の一例である。
【図１１】本発明の実施例１に係る輝度接線ベクトルの算出方法の一例である。
【図１２】本発明の実施例１に係る輝度接線ベクトル探索部の構成の一例である。
【図１３】本発明の実施例２に係る画像表示装置の構成の一例である。
【図１４】本発明の実施例３に係る録画再生装置の構成の一例である。
【符号の説明】
【００５６】
101…画像信号入力部、102…高解像度化部、103…輝度接線ベクトル探索部、104…エッジ方向適応ローパスフィルタ(ＬＰＦ)部、105…画像信号出力部、401…画素信号切替部、402…ローパスフィルタ群、501…空間ローパスフィルタ部、502…ローパスフィルタ係数決定部、601、602…水平・垂直アップレート部、603…水平位相シフト部、604…垂直位相シフト部、605、606…折返し成分除去部、607、608…画素補間部、609…混合部、610…位相ずらしアップレート部、611…位相シフト部、612…折返し成分除去部、705、707…遅延部、706、708…π/２位相シフト部、801、802、803、804…乗算器、805…係数決定部、806…加算器、1203…画素補間器、1204…減算器、1205…絶対値化器、1206…方向選択器、1301…入力部、1302…録画再生部、1303…コンテンツ蓄積部、1304…画像信号処理部、1305…表示部、1306…音声出力部、1307…制御部、1308…ユーザインターフェース部、1405…画像映像出力部、1406…音声出力部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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